(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像システムに関し、特に磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム用等においてスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）からのノイズを低減するノイズ低減システムを提供する。【解決手段】ノイズ制御システムノイズ軽減システムは、撮像システムのノイズを測定し、測定されたノイズに基づいてスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）入力信号を生成するように構成されたプロセッサと、ＳＭＰＳ入力信号を受信し、ＳＭＰＳ信号に基づいてスイッチモード電源のスイッチング周波数を調整することによって、撮像システムの撮像帯域幅の範囲外の高調波を発生する周波数で動作するように構成された調整可能スイッチモード電源とを含む。【選択図】図１
2013240592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像システムのノイズを測定し、測定された前記ノイズに基づいてスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）入力信号を生成するように構成されたプロセッサと、
前記ＳＭＰＳ入力信号を受信し、前記ＳＭＰＳ入力信号に基づいて前記スイッチモード電源のスイッチング周波数を調整することによって、前記撮像システムの撮像帯域幅の範囲外の高調波を発生する周波数で動作するように構成された調整可能スイッチモード電源と、
を備えるノイズ軽減システム。
【請求項２】
前記撮像システムは磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムであり、
前記プロセッサが更に、
ＲＦコイルから高周波（ＲＦ）情報を受信し、
前記ＲＦ情報のノイズを測定し、
前記ＲＦ情報の測定された前記ノイズに基づいて前記ＳＭＰＳ入力信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のノイズ軽減システム。
【請求項３】
前記プロセッサから入力信号を受信し、前記入力信号を修正することによって、前記ＳＭＰＳ入力信号を生成するように構成された周波数駆動制御装置を更に備える、請求項１に記載のノイズ軽減システム。
【請求項４】
前記ＳＭＰＳが電圧制御発振器を備える、請求項１に記載のノイズ軽減システム。
【請求項５】
前記プロセッサが更に、磁気共鳴撮像システムのノイズを測定し、測定された前記ノイズに基づいて前記ＳＭＰＳ入力信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のノイズ軽減システム。
【請求項６】
磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムのコヒーレントノイズを測定し、測定された前記ノイズに基づいて前記ＳＭＰＳ入力信号を生成するように構成されたノイズ解析モジュールを更に備える、請求項１に記載のノイズ軽減システム。
【請求項７】
前記撮像システムは磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムであり、
前記ノイズ軽減システムは、
ＲＦコイルからＲＦ信号を受信し、前記ＲＦコイルは前記ＳＭＰＳが起動している間にノイズを測定し、
コヒーレントノイズ試験を用いて受信したＲＦ信号のコヒーレントノイズを測定し、
測定された前記コヒーレントノイズに基づいて前記ＳＭＰＳのスイッチング周波数を変動させるように構成された、ノイズ解析モジュール
を更に備える、請求項１に記載のノイズ軽減システム。
【請求項８】
前記プロセッサと前記ＳＭＰＳとの間にイーサネット接続を更に有する、請求項１に記載のノイズ軽減システム。
【請求項９】
ＲＦコイルと、
前記ＲＦコイルに結合されたノイズ軽減システムと
を備えた磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムであって、
前記ノイズ軽減システムは、
前記ＲＦコイルからＲＦ情報を受信し、前記ＲＦ情報を用いて前記ＭＲＩシステムのノイズを測定し、測定された前記ノイズに基づいてスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）入力信号を生成するように構成されたプロセッサと、
前記ＳＭＰＳ入力信号を受信し、前記ＳＭＰＳ信号に基づいて前記スイッチモード電源のスイッチング周波数を調整することによって、前記ＭＲＩシステムの撮像帯域幅の範囲外の高調波を発生する周波数で動作するように構成された調整可能スイッチモード電源と、
を備える、ＭＲＩシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサから入力信号を受信し、受信した前記入力信号を修正することによって、前記ＳＭＰＳ入力信号を生成するように構成された周波数駆動制御装置を更に備える、請求項９に記載のＭＲＩシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の主題は主に撮像システムに関し、特に磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム用等のノイズ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩは、Ｘ線又はその他の電離放射線を用いることなく人体の内部の画像を生成する、医療用画像診断法である。ＭＲＩシステムでは、高周波（ＲＦ）コイルを利用して、定磁場に曝されている間にＲＦパルスによって励起された後、ヒト又は動物の体内の原子によって放出された高周波信号を増幅させる。
【０００３】
動作中、ＭＲＩ撮像システムは、ＭＲＩシステムの動作周波数と重複するＲＦノイズの影響を受けやすい。したがって、ＭＲＩ受信回路には、ＭＲＩシステムの動作周波数と一致するスプリアスノイズがあってはならない。スプリアスノイズを低減するために、通常、ＭＲＩシステムの内部で利用されるか、又はＭＲＩシステムの付近に位置する周辺機器を評価し、ＭＲＩシステム動作に干渉してスプリアスノイズを生じる可能性のある高調波信号を周辺機器が発生しているか否かを判定する。
【０００４】
例えば、周知のスプリアスノイズの潜在源の１つは、ＭＲＩシステム及び／又は周辺機器に電力を供給する電源である。ＭＲＩシステムに使用する少なくとも１つの周知の電源は、線形電源である。動作中、線形電源は、スプリアスノイズを発生しないように予め選択された周波数を有する電力を発生する。しかし、従来の線形電源は所定の周波数帯又は範囲内で動作する。したがって、動作中、線形電源はまだスプリアスノイズを生じる高調波を有する信号を生成する可能性がある。更に、従来の線形電源及び関連するレギュレータは比較的大型で重く、非効率的で高額である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２９１６５７号明細書
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態におけるノイズ軽減システムを記載する。このノイズ軽減システムは、撮像システムのノイズを測定するように構成されたプロセッサを含む。プロセッサは、測定されたノイズに基づいてスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）入力信号を生成する。調整可能スイッチモード電源は、ＳＭＰＳ入力信号を受信するように構成されており、撮像システムの撮像帯域幅の範囲外の高調波を発生する周波数で動作するように、ＳＭＰＳ信号に基づいて、スイッチモード電源のスイッチング周波数を調整する。
【０００７】
別の実施形態における磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムを記載する。このＭＲＩシステムは、ＲＦコイル及びＲＦコイルに結合されたノイズ軽減システムを含む。ノイズ軽減システムは、ＲＦコイルからＲＦ情報を受信し、ＲＦ情報を用いてＭＲＩシステムのノイズを測定し、測定されたノイズに基づいてスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）入力信号を生成するように構成された、プロセッサを含む。調整可能スイッチモード電源は、ＳＭＰＳ入力信号を受信するように構成されており、ＭＲＩシステムの撮像帯域幅の範囲外の高調波を発生する周波数で動作するように、ＳＭＰＳ信号に基づいてスイッチモード電源のスイッチング周波数を調整する。
【０００８】
更なる実施形態におけるＭＲＩシステムを校正する方法を提供する。この方法は、ＭＲＩ撮像システムのノイズを測定するステップと、測定されたノイズに基づいて信号を生成するステップと、ＭＲＩ撮像システムの撮像帯域幅の範囲外の高調波を発生する周波数でシステムを動作するように、信号に基づいてスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）のスイッチング周波数を調整するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】様々な実施形態に係り形成されたノイズ制御システムの概略ブロック図である。
【図２】様々な実施形態に係る撮像システムを校正する方法のフローチャートである。
【図３】様々な実施形態に係る、図１に示すシステムで利用可能な様々な共振周波数のグラフである。
【図４】様々な実施形態に係り形成された磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、添付図面と併せて読むと、より良く理解されるであろう。図面が様々な実施形態の機能ブロック図を示す範囲において、機能ブロックは必ずしもハードウェア回路の間の区切りを示しているとは限らない。このため、例えば、機能ブロックのうちの１つ以上（例えばプロセッサ、コントローラ、又はメモリ）が、１つのハードウェア（例えば汎用信号プロセッサ又はランダムアクセスメモリ、ハードディスク等）或いは複数のハードウェアに実装可能である。同様に、プログラムは、スタンドアローンプログラムであっても、オペレーティングシステムにサブルーチンとして組み込まれても、インストール済みソフトウェアパッケージの機能等であってもよい。なお、これら様々な実施形態は、図面に記載の配置及び手段に限定されるものではない。
【００１１】
本明細書で使用する際に、単数形で記載されて「ａ」又は「ａｎ」を伴う要素又はステップは、そのような除外が明確に記載されない限り、複数の前記要素又はステップを除外しないものとして理解されるべきである。更に、「一実施形態」との言及は、言及された特徴を組み込む追加の実施形態の存在を排除すると解釈されることは、意図していない。また、特に記載されない限り、特定の性質を有する１つ又は複数の要素を「備える」又は「有する」実施形態は、その性質を有していないような要素を付加的に含んでもよい。
【００１２】
様々な実施形態により、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムの動作に干渉する可能性のあるスプリアスノイズを低減及び／又は解消するために使用される、ノイズ軽減システム（ＮＡＣＳ）を提供する。ＮＡＣＳは、ＭＲＩシステムに電力供給するように構成された、調整可能スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）を含む。動作中、ＳＭＰＳは外部源からの入力を受信し、受信した入力に基づいて、ＭＲＩシステムの撮像帯域幅の範囲外のスイッチング周波数高調波を有する電力信号を出力する。
【００１３】
図１は、様々な実施形態によって形成されたＮＡＣＳ１００を示す概略ブロック図である。動作中、ＮＡＣＳ１００はシステムに電力供給を提供するように構成されている。図示の実施形態において、システムはＭＲＩシステム１０２である。但し、ＮＡＣＳ１００はいずれのシステムに電力を供給するように構成されてもよい。例えば、様々なその他の実施形態において、システム１０２は、とりわけポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）システム、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システム、超音波撮像システム、及び／又はＸ線システムであってもよい。ＭＲＩシステム１０２は、少なくともＲＦコイル１０４及びＲＦ受信器１０６を含む。動作中、単一のＲＦコイル又はＲＦコイルのアレイであってもよい、ＲＦコイル１０４からの出力は、ＲＦ受信器１０６に向けて送信される。ＲＦ受信器１０６からの出力はその後、以下により詳細に記載される追加の処理のため、プロセッサ又はワークステーション１０８に向けて送信される。
【００１４】
図示の実施形態において、ＮＡＣＳ１００は制御／設備室１１０に配置され、ＭＲＩシステム１０２は別の走査室１１２に配置されている。別の実施形態において、ＮＡＣＳ１００は、ＭＲＩシステム１０２と共に走査室１１２に配置される。ＭＲＩシステム１０２は、ＮＡＣＳ１００によって制御される電源１１４から電力を受け取るように構成されている。様々な実施形態において、電源１１４への入力は、走査室電子機器１１６を含むＭＲＩシステム１０２を動作させるために利用可能な、いずれの電圧又は周波数であってもよい。ＭＲＩシステム１０２に供給される電力の動作周波数を含む実際の電力は、以下により詳細に論じるように、ＮＡＣＳ１００を用いて制御又は調整可能である。
【００１５】
様々な実施形態において、ＮＡＣＳ１００は、周波数駆動制御装置１２０と、周波数駆動制御装置１２０に結合されたスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）１２２とを含む。周波数駆動制御装置１２０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）としても実装可能である。より具体的には、様々な実施形態において、周波数駆動制御装置１２０を形成する様々な装置又はコンポーネントが、単一のＰＣＢ上に実装される。
【００１６】
動作中、ワークステーション１０８は、ＮＡＣＳ入力信号とも称されるコマンド１３０を、通信リンク１３１を通じてＮＡＣＳ１００に送信し、その周波数をインクリメント又はデクリメントさせるようにＮＡＣＳ１００に命令する。コマンド１３０に基づいて、周波数駆動制御装置１２０はＳＭＰＳ１２２に向かって、本明細書においてＳＭＰＳ入力信号１３２とも称される信号を出力するように構成されている。動作中、ＳＭＰＳ入力信号１３２は、ＳＭＰＳ１２２がＭＲＩシステム１０２に向けて電力信号１３４を出力するように、ＳＭＰＳ１２２の動作を制御する。より具体的には、ＲＦコイル１０４からのＲＦ情報１３６が、ＲＦ受信器１０６を通じてワークステーション１０８に向けて送信される。ワークステーション１０８は、ＳＭＰＳ入力信号１３２を生成するためにＮＡＣＳ１００によって利用されるコマンド１３０を生成するために、ＲＦ情報１３６に基づく様々な処理技術を実行する。
【００１７】
動作中、ＲＦ情報１３６はワークステーション１０８を経由して、通信ネットワーク１４０を用いてＭＲＩシステム１０２からＮＡＣＳ１００に送信される。様々な実施形態において、通信ネットワーク１４０は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）としても実装可能である。例えば、通信ネットワーク１４０の一部は、ワークステーション１０８がＮＡＣＳ１００と無線通信できるようにするための、又はＲＦコイル１０４がワークステーション１０８に情報を無線送信できるようにするための、ＷｉＦｉネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１）としても実装可能である。
【００１８】
別の実施形態において、通信ネットワーク１４０の一部は、例えば有線ＩＥＥＥ８０２．３（イーサネット(登録商標））接続及び／又はユニバーサルサービスバス（ＵＳＢ）接続等による、有線接続を用いて実装可能である。例えば、ＲＦ受信器１０６を有線接続を用いてワークステーション１０８に接続し、ワークステーション１０８をＷｉＦｉシステムを用いてＮＡＣＳ１００と無線接続してもよい。別の実施形態において、ワークステーション１０８がＵＳＢ接続を通じてＮＡＣＳ１００と通信する一方で、ＲＦ受信器１０６はイーサネット(登録商標）経由でワークステーション１０８と通信する。更に、ワークステーション１０８は、ＲＦ受信器１０６がインターネット経由でワークステーション１０８及びＮＡＣＳ１００と通信できるようにするルータとしても機能する。様々な実施形態を医療現場に関連して記載しているが、ＮＡＣＳ１００を非医療現場で使用してもよい。
【００１９】
様々な実施形態において、ＮＡＣＳ１００はプロセッサ１５０、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器１５２、及び可変周波数発生器１５４を含む。図示の実施形態において、可変周波数発生器１５４は電圧制御発振器１５６である。しかし、その他の実装も利用可能である。このような実装は、例えば、とりわけ位相ロックループを有するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。
【００２０】
動作中、プロセッサ１５０は、コマンド１３０を受信し、コマンド１３０に様々な処理技術を実行することによって、その後の処理に向けてコマンド１３０の質を高めるように構成されている。様々な処理技術は、例えば、コマンド１３０のフィルタリング、コマンド１３０の平滑化等を含む。
【００２１】
プロセッサ１５０による処理の後、出力はＤ／Ａ変換器１５２に送信される。動作中、Ｄ／Ａ変換器１５２は、コマンド１３０に基づいて生成されたデジタル情報をプロセッサ１５０から受信し、デジタル情報を、電圧制御発振器１５６を制御するアナログ信号に変換する。
【００２２】
一般的に、可変周波数発生器１５４は、プロセッサ１５０又はワークステーション１０８からのＮＡＣＳ入力情報に基づく繰り返し周波数でデジタルトリガパルスを発生するように構成されている。動作中、周波数はＤ／Ａ変換器１５２から受信した入力に、より具体的にはプロセッサ１５０又はワークステーション１０８からのＮＡＣＳ入力情報に、基づいている。上述のように、図示の実施形態において、可変周波数発生器１５４は電圧制御発振器１５６として実装される。電圧制御発振器１５６は、ワークステーション１０８からのＮＡＣＳ入力情報を利用して、ＳＭＰＳ入力信号１３２を生成するように構成されている。より具体的には、電圧制御発振器１５６は、ワークステーション１０８からのＮＡＣＳ入力情報に基づいて、ＳＭＰＳ入力信号１３２の繰り返し周波数を制御する。このため、ワークステーション１０８からＮＡＣＳ１００への情報は、ＳＭＰＳ入力信号１３２の周波数を変更するための電圧制御発振器１５６の制御を可能にする。
【００２３】
ＳＭＰＳ１２２は、ＭＲＩシステム１０２に電力を供給するように構成されている。より具体的には、ＳＭＰＳは、電圧を調整するためにＳＭＰＳ１２２が動作する周波数を制御するように構成されている。様々な実施形態において、ＳＭＰＳ１２２は例えば、ＭＲＩシステム１０２及び／又は走査室電子機器１１６に供給される電力の電圧を制御するための、幾つかの段を含んでもよい。例えば、ＳＭＰＳ１２２は、電源１１４からＳＭＰＳ１２２に供給される電力における電気的干渉を低減及び／又は解消するための、入力フィルタリング段を含んでもよい。ＳＭＰＳ１２２は、電源１１４からのＡＣ電流をパルスのかかった不連続ＤＣ波形に変換する、主整流器を含んでもよい。ＳＭＰＳ１２２は、不連続ＤＣ波形を実質的に平滑化された一定のＤＣ波形に平滑化するための、複数の一次キャパシタも含んでよい。ＳＭＰＳ１２２は、平滑化された一定のＤＣ波形を元の不連続又はパルスＤＣ波形に変換するための、複数のスイッチングトランジスタも含んでよい。なお、実施例においては、パルスＤＣ波形の周波数がコマンド１３０に基づいて制御される。ＳＭＰＳ１２２は、電源１１４から受信した信号の電圧レベルをＭＲＩシステム１０２によって使用可能な電圧レベルに修正するための、少なくとも１つの変圧器も含んでよい。ＳＭＰＳ１２２は、パルスＤＣ波形が単一方向にのみ流れるようにするための、ブリッジ整流器等の少なくとも１つの整流器も含んでよい。ＳＭＰＳ１２２は付加的に、スイッチングトランジスタによって生成され得るＤＣ電圧出力信号のリップルを平滑化するように構成された、出力フィルタリング段を含んでもよい。したがって、電力信号１３４は、コマンド１３０に基づく周波数で動作するＳＭＰＳ１２２によって調整されたＤＣ電圧である。様々な実施形態において、ワークステーション１０８は、以下により詳細に記載するようにコマンド１３０を生成するように構成された、ノイズ解析モジュール１６０を含む。なお、ＳＭＰＳ１２２は、上述の回路又はコンポーネントとは異なる回路又はコンポーネントを用いても実装可能である。
【００２４】
図２は、図１に示すＭＲＩシステム１０２等のシステムを校正する方法２００のフローチャートである。動作中、電源１１４等、ＭＲＩシステム１０２に使用する装置が、ＭＲＩシステム１０２の動作に干渉し得る高調波が発生するような周波数で動作していると、スプリアスノイズが発生する可能性がある。より具体的には、検出が望まれる様々な原子核の共振周波数で、又はその付近で、ＲＦエネルギーのパルスを生成するために、ＲＦコイル１０４を使用してもよい。例えば、図３は、ＭＲＩシステム１０２で利用可能な様々な共振周波数のグラフである。図示の実施形態においては、ＲＦコイル１０４は、実施例において１．５テスラ（Ｔ）のＭＲＩシステムで６４ＭＨｚの、本明細書においてラーモア周波数とも称される、水素原子核の共振周波数に合わせられる。様々なその他の実施形態において、ＲＦコイル１０４は、実施例において１．５ＴのＭＲＩシステムで４８ＭＨｚの、ヘリウムの共振周波数に合わせられる。なお、ＲＦコイル１０４はいずれの所望の周波数に合わせることができ、図３に示す周波数はあくまでも例示目的である。
【００２５】
再び図２を参照すると、２０２において、ＳＭＰＳ１２２は停止する。２０４において、ＳＭＰＳが停止した状態の基準ノイズレベルが決定される。様々な実施形態において、基準ノイズレベルは、例えば図１に示すノイズ解析モジュール１６０を用いても決定可能である。本明細書において使用する際に、「モジュール」又は「コンピュータ」という用語は、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、又は本明細書に記載の機能を実行可能なその他いずれかの回路又はプロセッサを用いるシステムを含む、いずれのプロセッサベース又はマイクロプロセッサベースのシステムをも含み得る。上記の例は例示に過ぎず、したがって「コンピュータ」という用語の定義及び／又は意味を限定ことは意図していない。
【００２６】
基準ノイズレベルは、ＳＭＰＳ１２２が停止している間にＭＲＩシステム１０２を用いて生成される画像の画質に影響を及ぼし得るノイズを特定するために決定される。そして、ノイズ解析モジュール１６０は、ＭＲＩシステム１０２によって検出されている原子核のラーモア周波数と一致し、生成された画像にスプリアスノイズを生じ得る、高調波周波数を生成するあらゆるコンポーネントを特定するために、利用される。このようなスプリアスノイズは、例えば、走査室１１２内の漏れ、又はＭＲＩシステム１０２に関わる様々なその他のコンポーネントによって、発生する可能性がある。したがって、２０２における基準ノイズレベルの決定は、走査室１１２の内部であってもなくても、ＳＭＰＳ１２２が停止している間にＲＦコイル１０４によって検出されている原子核のラーモア周波数と実質的に一致する周波数を有する信号を生成している、あらゆるコンポーネント又は装置の特定も含む。
【００２７】
様々な実施形態において、基準ノイズレベルは、ＭＲ取得連鎖において様々なコンポーネントを個別に動作させることによって、決定される。より具体的には、ＲＦコイル１０４が例えばノイズ解析モジュール１６０等のワークステーション１０８にＲＦ情報１３６を同時に提供している間、単一のコンポーネントが動作する。そしてノイズ解析モジュール１６０は、ＲＦ情報１３６に含まれるいずれかの信号が、ＳＭＰＳ１２２が停止している間にＲＦコイル１０４によって検出されている原子核のラーモア周波数と一致する高調波を発生しているか否かを判定するために、ＲＦ情報を解析する。
【００２８】
様々な実施形態において、ノイズ解析モジュール１６０は、現在動作しているコンポーネントが、ＭＲＩシステム１０２の動作周波数と同期又は一致するであろう高調波を有する信号を生成しているか否かを特定するために、ＲＦ情報１３６に対してコヒーレントノイズ試験を実行する。本明細書において使用される際に、コヒーレントノイズ試験とは、干渉の潜在源、例えば信号を破損して実質的に生成された画像に影響を及ぼす可能性のあるＭＲＩ動作周波数とコヒーレントな信号を特定するために、ＲＦ情報１３６に対して実行される試験である。なお、コヒーレントノイズを特定するにあたり、複数の異なる診断試験をＭＲＩシステム１０２で利用可能であり、本明細書に記載のコヒーレントノイズ試験はこのような試験の一実施形態である。様々な実施形態において、コヒーレントノイズ試験の結果は、所定の閾値を超え、そのため生成された画像にアーチファクトを生じ得る、コヒーレント及び／又は同期周波数のリストであってもよい。リストを、ワークステーション１０８のユーザに対して表示し、ユーザが様々なコンポーネントを起動及び／又は停止することによって、リスト上の周波数の源を確認できるようにしてもよい。任意で、ユーザは、コヒーレントノイズによって生じたアーチファクトがないかどうか判定するために、ワークステーション１０８で画像を観察してもよい。
【００２９】
コヒーレントノイズ試験は、ユーザがほぼ同時にリストに示された周波数の表を確認しながら様々なコンポーネントを起動及び／又は停止している一方で、ＭＲＩシステム１０２、及び様々なコンポーネントに対して反復的に実行される。なお、上述の実施形態では、ユーザによって手動で実行されるが、様々な実施形態において、コヒーレントノイズ試験はＭＲＩ撮像システム１０２によって自動的に実行されてもよい。コヒーレントノイズのいずれかの潜在源が特定及び解消された後、方法はステップ２０６に進む。
【００３０】
ステップ２０６において、ＳＭＰＳ１２２は起動又は通電される。ステップ２０８において、コマンド１３０はＳＭＰＳ１２２に公称又は初期動作周波数で動作するように命令する。より具体的には、ＳＭＰＳ入力信号１３２を生成してＳＭＰＳを初期又は動作周波数で動作させるために、ＮＡＣＳ入力信号１３２が周波数駆動制御装置１２０に送信される。ＳＭＰＳ入力信号１３２はその後、電力信号１３４の周波数を制御するＳＭＰＳ１２２に送信され、これは上述のようにコマンド１３０に基づいてＭＲＩシステム１０２に入力される。
【００３１】
２１０において、ＳＭＰＳ１２２が公称周波数で動作している間、ＳＭＰＳ１２２のノイズレベルが判定される。上述のように、ＳＭＰＳ１２２ノイズレベルは、例えば図１に示されるノイズ解析モジュール１６０を用いて判定される。ＳＭＰＳ１２２ノイズレベルは、ＳＭＰＳ１２２によって生じる、生成された画像の画質に影響を及ぼし得るノイズを特定するために判定される。ＳＭＰＳ１２２ノイズレベルを判定するために、ノイズ解析モジュール１６０は、ＳＭＰＳ１２２が起動している間に取得されたＲＦ情報１３６を解析して、ＲＦコイル１０４から受信したＲＦ情報に含まれるいずれかの信号が、ＳＭＰＳ１２２が起動している間にＲＦコイル１０４によって検出されている原子核のラーモア周波数と一致する高調波を発生しているか否かを判定する。
【００３２】
上述のように、ノイズ解析モジュール１６０は、ＳＭＰＳ１２２が、ＭＲＩシステム１０２の動作周波数と同期又は一致するであろう高調波を有する信号を生成しているか否かを判定するために、ＲＦ情報１３６に対してコヒーレントノイズ試験を実行する。しかしながらやはり、コヒーレントノイズを特定するために複数の異なる診断試験をＭＲＩシステム１０２によって利用してもよく、本明細書に記載のコヒーレントノイズ試験はこのような試験の一実施形態である。様々な実施形態において、ＳＭＰＳ１２２に対して実行されたコヒーレントノイズ試験の結果は、所定の閾値を超え、そのため生成された画像にアーチファクトを生じ得る、コヒーレント及び／又は同期周波数のリストであってもよい。別の実施形態において、ユーザは、生成された画像中にアーチファクトが存在するか否かを特定することによって、コヒーレントノイズを特定する。
【００３３】
一実施形態において、例えばＳＭＰＳ１２２がコヒーレントノイズを発生していないことをコヒーレントノイズ試験が示す等、コヒーレントノイズ試験の結果がネガティブである場合には、２１２においてコマンド１３０は、２１０においてコヒーレントノイズ試験の実施前に設定された初期又は公称周波数で動作するように、ＳＭＰＳ１２２に命令する。随意的に、例えばＳＭＰＳ１２２が望ましい動作周波数のコヒーレントノイズを発生していることをコヒーレントノイズ試験が示す等、コヒーレントノイズ試験の結果がポジティブである場合には、２１４において、コマンドによってＳＭＰＳ１２２の動作周波数を調整する。
【００３４】
実施例において、ＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数を修正するために、コマンド１３０の電圧レベルが修正される。コマンド１３０の電圧レベルを、画像アーチファクトが実質的に低減及び／又は解消されるまで、より高く又は低く変動することによって、ＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数をインクリメント又はデクリメントすることができる。例えば、上述のように、ＳＭＰＳ１２２は実質的に、この実施形態においてコヒーレントノイズを生じる公称動作周波数に設定される。
【００３５】
したがって、ＳＭＰＳ１２２によって生じるコヒーレントノイズを低減及び／又は解消するために、２１４において、ノイズ解析モジュール１６０は、ＲＦ情報１３６に対してコヒーレントノイズ試験を自動的に繰り返し実行して、ＭＲＩシステム１０２の動作周波数と同期又は一致するであろう高調波を有するＳＭＰＳ１２２の信号を特定するように構成される。様々な実施形態において、２１４でＳＭＰＳ１２２の動作周波数は、コマンド１３０の電圧レベルを調整することによって調整される。より具体的には、コマンド１３０をインクリメント又はデクリメントさせて、ＳＭＰＳ１２２の動作周波数をインクリメント又はデクリメントさせる一方で、アーチファクトが増加、減少、及び／又は解消されたか否かをほぼ同時に特定する。
【００３６】
例えば、ＭＲＩシステム１０２の望ましい動作周波数が例えば水素原子核のラーモア周波数等、４８ＭＨｚであると仮定する。更に、ＳＭＰＳ１２２は１．６ＭＨｚの公称スイッチング周波数で動作すると仮定する。すると、ＳＭＰＳ１２２によって３０回毎に生成される高調波が、図３に示すように４８ＭＨｚ等の水素原子核のラーモア周波数と一致することがわかるはずである。そのため、本実施例では、ＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数は、スイッチング周波数が１．６ＭＨｚとならないように、コマンド１３０を用いてインクリメント又はデクリメントされる。様々な実施形態において、ＳＭＰＳ１２２の動作周波数は、所定の段階毎に調整される。例えば、ＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数は、例えば０．１ＭＨｚ毎に増加する等、１．６ＭＨｚから１．７ＭＨｚまで増加してもよい。なお、０．１ＭＨｚ毎の増加は例示に過ぎず、ＳＭＰＳのスイッチング周波数はいずれの望ましい周波数毎にインクリメント又はデクリメントされてもよい。
【００３７】
２１６において、ＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数が調整された後、ノイズ解析モジュール１６０は再び、例えばＳＭＰＳ１２２がＭＲＩシステム１０２の動作周波数と同期又は一致するであろう高調波を有する信号を生成しているか否かを特定するために、１．７ＭＨｚの調整値において、ＲＦ情報１３６に対してコヒーレントノイズ試験を自動的に実行するように構成される。一実施形態において、例えばＳＭＰＳ１２２が調整された周波数においてコヒーレントノイズを発生していないことをコヒーレントノイズ試験が示す等、コヒーレントノイズ試験の結果がネガティブである場合には、２１８において、コマンド１３０は調整周波数を２１４で設定されたまま維持する。例えばＳＭＰＳ１２２が調整された動作周波数でコヒーレントノイズを発生していることをコヒーレントノイズ試験が示す等、コヒーレントノイズ試験の結果がポジティブである場合は、方法は２１４に戻り、ＳＭＰＳ１２２の動作周波数は２１６で調整及び試験される。様々なその他の実施形態において、ノイズ解析モジュール１６０は、コヒーレントノイズが発生するまでＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数を増加させるように構成されてもよい。ノイズ解析モジュール１６０はその後、コヒーレントノイズが実質的に所定の閾値未満まで減少及び／又は解消されるまで、ＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数を減少させる。ノイズ解析モジュール１６０は更に、コヒーレントノイズが再び現れるまで、ＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数を減少させ続けるように構成されてもよい。この実施形態において、ノイズ解析モジュール１６０は、コヒーレントノイズが発生する第１閾値、コヒーレントノイズが減少する中間閾値、及びコヒーレントノイズが再び増加する第３閾値を、自動的に特定する。ノイズ解析モジュール１６０はその後、第１及び第３閾値の間の中心又はゼロ点を特定し、特定されたゼロ点にＳＭＰＳのスイッチング周波数を設定する。
【００３８】
本明細書に記載の少なくとも１つの実施形態の技術的効果は、ＳＭＰＳによって発生し得る、撮像システム中のスプリアスノイズを、自動的に又は手動で特定するシステムである。システムは、ＳＭＰＳのスイッチング周波数を修正するために、ノイズに基づいて信号を自動的に生成し、その後スプリアスノイズが低減及び／又は解消されるまで、ＳＭＰＳに信号を送信する。調整可能なＳＭＰＳを用いることで、より高い電圧配電配線及び局所的スイッチングコンバータを実現する、より一般的な電力分配装置及びアーキテクチャが、ＭＲＩシステムによって利用可能となる。調整可能なＳＭＰＳによって、抵抗配線上での高電流低電圧の分配に関わる電力損失の低減も可能であり、９０％を超える効率で動作して、消費電力を低減して熱損失を最小化することができる。
【００３９】
本明細書に記載のＮＡＣＳ１００及び方法の様々な実施形態は、図４に示す撮像システム３００等の医療用撮像システムの一部として提供できるが、或いはこれと一緒に使用してもよい。なお、撮像システム３００は、単一モダリティ撮像システムとして描かれているものの、様々な実施形態はマルチモダリティ撮像システムにおいて、又はこれと一緒に実装されてもよい。例えば、撮像システム３００は、図４に示すＭＲＩシステム１０２として実装可能なＭＲＩシステムとして描かれており、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、並びに超音波システム、又は特にヒトの画像を生成可能なその他いずれかのシステム等、異なるタイプの医療用撮像システムと組み合わせることができる。更に、これら様々な実施形態は、ヒトである対象を撮像するために医療用撮像システムに限定されるものではなく、ヒトではない対象、荷物等を撮像するための、獣医学用又は非医療用システムをも含み得る。
【００４０】
本実施例において、撮像システム３００は、超電導磁石３１４を含む超電導磁石アセンブリ３１２を含む。超電導磁石３１４は、磁石コイル支持体又はコイル巻型上に支持された複数の磁石コイルから形成される。一実施形態において、超電導磁石アセンブリ３１２は、熱遮蔽体３１６も含む。容器３１８（クライオスタットとも称される）は、超電導磁石３１４を包囲し、熱遮蔽体３１６は容器３１８を包囲する。容器３１８は通常、超電導磁石３１４のコイルを冷却するために液体ヘリウムで満たされている。容器３１８の外面を包囲するように、断熱材（図示せず）を設けてもよい。撮像システム３００は、主傾斜磁場コイル３２０、遮蔽傾斜磁場コイル３２２、及びＲＦ送信コイル３２４も含む。ＲＦ送信コイル３２４は、例えば、上述のＲＦコイル１０４であってもよい。撮像システム３００は一般的に、コントローラ３３０、主磁場制御装置３３２、傾斜磁場制御装置３３４、メモリ３３６、ディスプレイ装置３３８、送受信（Ｔ−Ｒ）スイッチ３４０、ＲＦ送信器３４２、及び受信器３４４も含む。
【００４１】
動作中、撮像される患者（図示せず）等の対象の体、又は幻像は、例えば電動台（図示せず）又はその他の患者台等、適切な支持体上の孔３４６内に載置される。超電導磁石３１４は、孔３４６全体に均一で静的な主磁場Ｂ1を発生する。孔３４６及びひいては患者の電磁場の強度は、主磁場制御装置３３２を通じてコントローラ３３０によって制御される。コントローラ３３０はまた、超電導磁石３１４への付勢電流の供給も制御する。
【００４２】
１つ以上の傾斜磁場コイル素子を含み得る主傾斜磁場コイル３２０を、３つの直交する方向ｘ、ｙ、及びｚのうちのいずれか１つ以上において孔３４６内の磁場Ｂ1に対して磁場勾配が付与されるように、準備する。主計社磁場コイル３２０は、傾斜磁場制御装置３３４によって付勢され、コントローラ３３０によって制御される。
【００４３】
ＲＦ送信コイル３２４は、磁気パルスを送信するために、及び／又は受信コイル素子が設けられていない場合に随意的に同時に患者からのＭＲ信号を検出するために、配置される。ＲＦ送信コイル３２４及び受信表面コイル、又は受信コイルアレイは、設けられている場合には、Ｔ−Ｒスイッチ３４０によって、それぞれＲＦ送信器３４２又は受信器３４４の一方に、選択可能に組み込まれてもよい。ＲＦ送信器３４２及びＴ−Ｒスイッチ３４０は、ＲＦ場パルス又は信号が、ＲＦ送信器３４２によって生成され、患者体内の磁気共鳴の励起のために患者に対して選択的に印加されるように、コントローラ３３０によって制御される。
【００４４】
ＲＦパルスの印加に続いて、Ｔ−Ｒスイッチ３４０は、ＲＦ送信器３４２からＲＦ送信コイル３２４を切り離すために、再起動される。そして、検出されたＭＲ信号は、コントローラ３３０及びワークステーション１０８に送られる。ノイズ解析モジュール１６０を含むワークステーション１０８は、本明細書に記載される方法を実現するために利用される。より具体的には、ワークステーション１０８を、ＳＭＰＳ１２２のスイッチング周波数を変動させるためにＮＡＣＳ１００の動作を制御するように構成する。コントローラ３３０は、患者の画像を表す信号を生成するためにＭＲ信号の処理を制御する、プロセッサ３４８を含む。画像を表す処理済み信号はまた、画像を視覚的に表示するために、ディスプレイ装置３３８に送信される。具体的には、ＭＲ信号は、ディスプレイ装置３３８上で見られる視認可能な画像を取得するためにフーリエ変換されたｋ空間を、充填又は形成する。
【００４５】
様々な実施形態において、ＲＦコイル３２４は、例えば陽子（水素原子核）及び／又は炭素（例えば13Ｃ原子核）のラーモア周波数を中心とする、１つ以上の共振周波数で、信号を生成するように構成されている。しかし、ＲＦ送信器３４２は、異なる原子核をそのラーモア周波数で共振させるその他の周波数を生成するように構成されてもよい。更に、ＭＲ信号及び生成された（１つ又は複数の）画像は、従来技術において周知のいずれかの技術を用いて符号化される。
【００４６】
撮像システム３００等の、例えば内部のモジュール又はコンポーネント及びコントローラ等、様々な実施形態及び／又はコンポーネントはまた、１つ以上のコンピュータ又はプロセッサの一部として実装される。コンピュータ又はプロセッサは、計算装置、入力装置、表示ユニット、及び例えばインターネットに接続するためのインターフェースを含む。コンピュータ又はプロセッサは、マイクロプロセッサを含む。マイクロプロセッサは、通信バスに接続される。コンピュータ又はプロセッサは、メモリも含む。メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。コンピュータ又はプロセッサは、記憶装置を更に含んでもよく、これはハードディスクドライブ、又は光ディスクドライブ、固体ディスクドライブ（例えばフラッシュＲＡＭ）等のリムーバブル記憶ドライブであってもよい。記憶装置はまた、コンピュータ又はプロセッサにコンピュータプログラム又はその他の命令をロードするためのその他の類似手段であってもよい。
【００４７】
上述のように、「コンピュータ」又は「モジュール」という用語は、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び本明細書に記載される機能を実行可能なその他いずれかの回路又はプロセッサを用いるシステムを含む、いずれのプロセッサベース又はマイクロプロセッサベースのシステムも含む。上述の例は例示に過ぎず、したがって「コンピュータ」という用語の定義及び／又は意味を限定することは意図していない。
【００４８】
コンピュータ又はプロセッサは、入力データを処理するために、１つ以上の記憶素子に記憶された命令セットを実行する。記憶素子は、希望又は必要に応じて、データ又はその他の情報も記憶する。記憶素子の形態は、処理機械の内部の情報源であっても、物理メモリであってもよい。
【００４９】
命令セットは、本発明の様々な実施形態の方法及びプロセス等の特定の動作を実行するように処理機械としてのコンピュータ又はプロセッサに命令する、様々なコマンドを含む。命令セットは、１つ又は複数の有形の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体の一部を形成する、ソフトウェアプログラムの形態であってよい。ソフトウェアは、システムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェア等、様々な形態であってもよい。更に、ソフトウェアは、個別のプログラム又はモジュールの集合、より大きいプログラムに含まれるプログラムモジュール、又はプログラムモジュールの一部の形態であってもよい。ソフトウェアは、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュールプログラミングも含む。処理機械による入力データの処理は、オペレータコマンドに、又は先の処理の結果に、又は別の処理機械によって生成された要求に応答して行ってもよい。
【００５０】
本明細書で使用する際に、「ソフトウェア」又は「ファームウェア」という用語は、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含む、コンピュータによる実行のためにメモリに記憶された、いずれのコンピュータプログラムも含む。上記のメモリの種類は例示に過ぎず、したがってコンピュータプログラムの記憶に利用可能なメモリの種類を限定するものではない。
【００５１】
上記の記述は例示目的であって限定的ではないことを理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）を互いに組み合わせて使用してもよい。加えて、その範囲から逸脱することなく様々な実施形態の教示に特定の状況又は材料を適合させるために、多くの修正がなされてもよい。本明細書に記載の材料の寸法及び種類は、様々な実施形態のパラメータを定義するように意図されるものの、これらは決して限定的ではなく、単なる例示に過ぎない。上記の説明を検討すれば、その他多くの実施形態が当業者には想到されよう。したがって、様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲、並びにこのような請求項の権利が主張される同等物の全範囲を参照して定義される。添付の特許請求の範囲において、「有する」及び「である（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という用語は、「備える」及び「であって（ｗｈｅｒｅｉｎ）」というそれぞれの用語の平易な英語の相当語句として使用される。更に、以下の請求項において、「第１」、「第２」、及び「第３」等の用語は、あくまでも標識としてのみ使用され、これらの対象物に対して数値的要件を課すように意図したものではない。また、以下の請求項の限定はミーンズ・プラス・ファンクション形式で記載されておらず、このような請求項限定が明確に「〜するための手段」という表現に続いて更なる構造に欠ける機能の記述を用いるのでない限り、及びそのような記述を用いない限り、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されることは意図していない。
【００５２】
この明細書では例示を用いて、最良の形態を含む様々な実施形態を開示し、いずれかの装置又はシステムを作製及び使用すること、並びにいずれかの組み込まれた方法を実行することを含む、様々な実施形態を当業者が実現できるようにしている。様々な実施形態の特許可能な範囲は、請求項によって定義され、当業者に想到されるその他の例を含み得る。このようなその他の例は、これらの例が請求項の文言と相違ない構成要素を有する場合、或いはこれらの例が、請求項の文言とのごく僅かな違いを有する同等の構成要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあると意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１００  ＮＡＣＳ
１０２  ＭＲＩシステム
１０４  ＲＦコイル
１０６  ＲＦ受信器
１０８  プロセッサ
１１０  制御／設備室
１１２  走査室
１１４  電源
１１６  走査室電子機器
１２０  周波数駆動制御装置
１２２  ＳＭＰＳ
１３０  ＮＡＣＳ入力信号
１３２  ＳＭＰＳ入力信号
１３４  電力信号
１３６  ＲＦ情報
１４０  通信ネットワーク
１５０  プロセッサ
１５２  Ｄ／Ａ変換器
１５４  可変周波数発生器
１５６  電圧制御発振器
１６０  ノイズ解析モジュール
２００  方法
２０２  スイッチモード電源を停止
２０４  基準ノイズレベル
２０６  スイッチモード電源を起動
２０８  スイッチモード電源を動作させる
２１０  スイッチモード電源のノイズレベルを判定
２１２  ＳＭＰＳを維持
２１４  ＳＭＰＳの動作周波数を調整
２１６  ＳＭＰＳのノイズレベルを判定
２１８  ＳＭＰＳを維持
３００  撮像システム
３１２  超電導磁石アセンブリ
３１４  超電導磁石
３１６  熱遮蔽体
３１８  容器
３２０  主傾斜磁場コイル
３２２  遮蔽傾斜磁場コイル
３２４  ＲＦ送信コイル
３３０  コントローラ
３３２  主磁場制御装置
３３４  傾斜磁場制御装置
３３６  メモリ
３３８  ディスプレイ装置
３４０  Ｔ−Ｒスイッチ
３４２  ＲＦ送信器
３４４  受信器
３４６  孔
３４８  プロセッサ
【図１】
2013240592.tif 000003
【図２】
2013240592.tif 000004
【図３】
2013240592.tif 000005
【図４】
2013240592.tif 000006
【外国語明細書】
2013240592000001.pdf